專利名稱：鉆機(jī)動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償及諧波抑制機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)鉆機(jī)電氣系統(tǒng)，是鉆機(jī)動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償及諧波抑制機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
對(duì)于以大功率直流驅(qū)動(dòng)為主的陸地電動(dòng)鉆機(jī)電氣系統(tǒng)，從原理上講,其功率因數(shù)較低，奇次諧波(主要是5次，7次，11次)量大，影響電能的使用效率，威脅井上電氣設(shè)備的安全運(yùn)行是個(gè)老大難問題?，F(xiàn)有的無功補(bǔ)償及諧波抑制裝置難以在電動(dòng)鉆機(jī)上運(yùn)用是因?yàn)檠a(bǔ)償量大，動(dòng)態(tài)過程頻繁或者是價(jià)格很高。鉆井隊(duì)很少采用。目前，由于燃料(主要是柴油)價(jià)格的逐步升高和使用效率低下，鉆井費(fèi)用大幅上升。因此，從節(jié)省能源來看，研制一種適合鉆井用電情況的無功補(bǔ)償及諧波抑制裝置十分必要，特別是提倡鉆井隊(duì)使用國家網(wǎng)電作為能源更是如此。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鉆機(jī)動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償及諧波抑制機(jī)構(gòu)，滿足功率因數(shù)動(dòng)態(tài)校正及諧波抑制的要求，并達(dá)到使用國家網(wǎng)電的條件。本發(fā)明的技術(shù)方案是鉆機(jī)動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償及諧波抑制機(jī)構(gòu)，它至少包括進(jìn)、出線柜、TCR柜、若干FC柜、綜合柜，其特征是進(jìn)、出線柜內(nèi)部設(shè)置有電量檢測單元及動(dòng)力進(jìn)線和動(dòng)力出線；TCR柜內(nèi)部設(shè)置有晶閘管橋整流單元，其核心部件是PFC控制模塊；每個(gè)FC柜內(nèi)部設(shè)置有相同容量的電容，并與電抗器串聯(lián)；綜合柜內(nèi)部設(shè)置有PLC監(jiān)控單元；PLC監(jiān)控單元分別與電量檢測單元、晶閘管橋整流單元、每個(gè)FC柜的通斷機(jī)構(gòu)進(jìn)行通訊。動(dòng)力進(jìn)線接外部動(dòng)力電源，同時(shí)又通過斷路器與晶閘管橋整流單元和每個(gè)FC柜導(dǎo)通，即若干FC柜和TCR柜并聯(lián)與進(jìn)、出線柜導(dǎo)通。所述的電量檢測單元對(duì)外動(dòng)力源進(jìn)行電流、電壓、有功和無功的電量檢測。所述的晶閘管橋整流單元中核心部件為PFC控制模塊，即功率因數(shù)校正模塊，它控制感性負(fù)載與鉆井設(shè)備的感性負(fù)載相加，并使其與投入的容性負(fù)載均衡，維持功率因數(shù)為 “ I ”。所述的FC柜的數(shù)量根據(jù)鉆井工況進(jìn)行計(jì)算，并按各奇次諧波占諧波總量的比例進(jìn)行分配。所述的電抗器是三相電抗器，它與電容構(gòu)成無源型消諧回路。每個(gè)FC柜所包含的三相電抗器及TCR柜所包含的直流電抗器都安放在電抗器室中。電抗器室內(nèi)部設(shè)置風(fēng)機(jī)冷卻設(shè)備。所述的綜合柜中設(shè)置有PLC監(jiān)控單元，PLC監(jiān)控單元帶有PLC控制模板及觸摸顯示屏。本發(fā)明的特點(diǎn)是通過晶閘管橋整流單元所控制的感性無功加上鉆機(jī)的感性無功與FC柜容性無功均衡，從而維持功率因數(shù)為“ 1”，同時(shí)采用PLC技術(shù)，可以由人工進(jìn)行操作，也可以無人值守自動(dòng)運(yùn)行，整套裝置即滿足功率因數(shù)動(dòng)態(tài)校正及諧波抑制的要求，并達(dá)到使用國家網(wǎng)電的條件，還具有價(jià)格適中，具有自動(dòng)化程度高，操作簡單，抗干擾穩(wěn)定的特點(diǎn)。


下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。圖1是鉆機(jī)動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償及諧波抑制機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、進(jìn)、出線柜；101、電量檢測單元；102、動(dòng)力進(jìn)線；103、動(dòng)力出線；2、TCR柜；201、晶閘管橋整流單元；202、PFC控制模塊；203、直流電抗器；3、FC柜；301、電容；302、電抗器；303、電抗器室；4、綜合柜；401、PLC監(jiān)控單元；402、PLC控制模板；403、觸摸顯示屏。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，鉆機(jī)動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償及諧波抑制機(jī)構(gòu)是由進(jìn)、出線柜1、TCR柜2、若干FC柜3、綜合柜4四種柜組組合而成的整體裝置。首先根據(jù)鉆井工況進(jìn)行計(jì)算，以確定無功補(bǔ)償總?cè)萘?，主要是?、7、11次諧波量大，無功補(bǔ)償總?cè)萘砍悦總€(gè)電容301的容量得到FC柜3的數(shù)量。某次諧波的FC柜數(shù)是以其占諧波總量的比例而定。根據(jù)計(jì)算得出所需電容301數(shù)量，設(shè)置數(shù)量相符的FC柜3，每個(gè)FC柜3內(nèi)部的電容301容量相同，同時(shí)每個(gè)FC柜3帶有一個(gè)電抗器(302),所有電抗器放置在電抗器室(303)中。電抗器302是三相電抗器，它與電容301構(gòu)成無源型消諧回路，電抗器室303內(nèi)部設(shè)置風(fēng)機(jī)冷卻設(shè)備，對(duì)電抗器302降溫。進(jìn)、出線柜I內(nèi)部設(shè)置有電量檢測單元101及動(dòng)力進(jìn)線102和動(dòng)力出線103。電量檢測單元101是對(duì)外動(dòng)力源電流、電壓、有功和無功等電量信息進(jìn)行檢測的元件。動(dòng)力進(jìn)線102連接外動(dòng)力電源，動(dòng)力出線103與后續(xù)設(shè)備連接。TCR柜2內(nèi)部設(shè)置有晶閘管橋整流單元201，晶閘管橋整流單元201中核心部件為PFC控制模塊202，即功率因數(shù)校正模塊，它控制感性負(fù)載(即直流電抗器)與鉆井設(shè)備的感性負(fù)載相加，與投入的容性負(fù)載均衡，維持功率因數(shù)為“ I ”。綜合柜4內(nèi)部設(shè)置有PLC監(jiān)控單元401，PLC監(jiān)控單元401是PLC邏輯控制編碼器，它擁有PLC控制模板402及觸摸顯示屏403。PLC監(jiān)控單元401分別與電量檢測單元101、晶閘管橋整流單元201、每個(gè)FC柜的通斷機(jī)構(gòu)進(jìn)行通訊，動(dòng)力進(jìn)線102接外部動(dòng)力電源，并由動(dòng)力出線103與鉆井電氣系統(tǒng)接通，同時(shí)又通過斷路器與晶閘管橋整流單元201和每個(gè)電容301以及每個(gè)電抗器302導(dǎo)通，即若干FC柜3和TCR柜2并聯(lián)與進(jìn)、出線柜I導(dǎo)通。PLC監(jiān)控單元401內(nèi)部編碼，PLC監(jiān)控單元監(jiān)視鉆井負(fù)荷性質(zhì)和大小的變化，并投入合適數(shù)量的FC柜3，而且可以由LC控制模板402人工操作，并由觸摸顯示屏403顯示當(dāng)前運(yùn)行。PLC監(jiān)控單元還可對(duì)晶閘管橋整流單元201的觸發(fā)進(jìn)行鎖定，在安全的條件下才能允許啟動(dòng)晶閘管橋。此外，它還監(jiān)控電抗器室303的風(fēng)機(jī)冷卻設(shè)備。本實(shí)施例沒有詳細(xì)敘述的部件和結(jié)構(gòu)屬本行業(yè)的公知部件和常用結(jié)構(gòu)或常 用手段，這里不一一敘述。
權(quán)利要求
1.鉆機(jī)動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償及諧波抑制機(jī)構(gòu)，它至少包括進(jìn)、出線柜(I)、TCR柜(2)、若干FC柜(3)、綜合柜(4)，其特征是進(jìn)、出線柜(I)內(nèi)部設(shè)置有電量檢測單元(101)及動(dòng)力進(jìn)線(102 )和動(dòng)力出線(103 );TCR柜(2 )包括晶閘管橋整流單元(201)，直流電抗器(203 )，其核心部件是PFC控制模塊(202);每個(gè)FC柜(3)內(nèi)部設(shè)置有相同容量的電容(301)，并與電抗器(302)串接；綜合柜(4)內(nèi)部設(shè)置有PLC監(jiān)控單元(401) ;PLC監(jiān)控單元(401)分別與電量檢測單元(101)、晶閘管橋整流單元(201)、每個(gè)FC柜的通斷機(jī)構(gòu)進(jìn)行通訊；動(dòng)力進(jìn)線(102)接外部動(dòng)力電源，從動(dòng)力出線(103)輸出，同時(shí)通過斷路器與晶閘管橋整流單元(201)及每個(gè)電容(301)和每個(gè)電抗器(302)的串聯(lián)回路導(dǎo)通，即若干FC柜(3)和TCR柜(2)并聯(lián)與進(jìn)、出線柜(I)導(dǎo)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的鉆機(jī)動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償及諧波抑制機(jī)構(gòu)，其特征是所述的電量檢測單元(101)對(duì)外動(dòng)力源進(jìn)行電流、電壓、有功和無功的電量檢測。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的鉆機(jī)動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償及諧波抑制機(jī)構(gòu)，其特征是所述的晶閘管橋整流單元(201)中核心部件為PFC控制模塊(202)，即功率因數(shù)校正模塊，它控制感性負(fù)載與鉆井設(shè)備的感性負(fù)載相加，使其與投入的容性負(fù)載均衡，維持功率因數(shù)為“I”。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的鉆機(jī)動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償及諧波抑制機(jī)構(gòu)，其特征是所述的FC柜(3)的總補(bǔ)償容量根據(jù)鉆井工況進(jìn)行計(jì)算，并按各奇次諧波在諧波總量中所占比例進(jìn)行分配。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的鉆機(jī)動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償及諧波抑制機(jī)構(gòu)，其特征是所述的電抗器(302)是三相電抗器，它與電容(301)構(gòu)成無源型消諧回路，電抗器(302);直流電抗器(203)安放在電抗器室(303)中；電抗器室(303)內(nèi)部設(shè)置風(fēng)機(jī)冷卻設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的鉆機(jī)動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償及諧波抑制機(jī)構(gòu)，其特征是所述的綜合柜(4)中設(shè)置有PLC監(jiān)控單元(401)，PLC監(jiān)控單元(401)帶有PLC控制模板(402)及觸摸顯示屏(403 )。
全文摘要
本發(fā)明是鉆機(jī)動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償及諧波抑制機(jī)構(gòu)。它至少包括進(jìn)、出線柜、TCR柜、若干FC柜、綜合柜，其特征是進(jìn)、出線柜內(nèi)部設(shè)置有電量檢測單元及動(dòng)力進(jìn)線和動(dòng)力出線；TCR柜內(nèi)部設(shè)置有晶閘管橋整流單元，其核心部件是PFC控制模塊；每個(gè)FC柜內(nèi)部設(shè)置有相同容量的電容，并與電抗器串聯(lián)；綜合柜內(nèi)部設(shè)置有PLC監(jiān)控單元；PLC監(jiān)控單元分別與電量檢測單元、晶閘管橋整流單元、每個(gè)FC柜的通斷機(jī)構(gòu)進(jìn)行通訊。動(dòng)力進(jìn)線接外部動(dòng)力電源，并由動(dòng)力出線輸出，同時(shí)通過斷路器與晶閘管橋整流單元和每個(gè)電容及電抗器串聯(lián)回路導(dǎo)通，即若干FC柜和TCR柜并聯(lián)與進(jìn)、出線柜導(dǎo)通。該發(fā)明滿足功率因數(shù)動(dòng)態(tài)校正及諧波抑制的要求，并達(dá)到使用國家網(wǎng)電的條件。
文檔編號(hào)H02J3/01GK103023049SQ20121055487
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者巴平基, 康建中, 吳景衛(wèi), 李均平, 任海峰 申請(qǐng)人:海爾海斯(西安)控制技術(shù)有限公司